天然氣單井橇裝脫硫裝置噪聲控制
——以YS-1井為例

唐 南，羅 華，湯 成，熊重寒，張 瑋

(1. 中國石化西南油氣分公司采氣三廠 四川 德陽 618000;2.中國石化西南油氣分公司采氣一廠 四川 德陽 618000)

前 言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展的和公眾環(huán)保意識、維權(quán)意識的增強(qiáng)，天然氣采輸過程中的環(huán)保問題日益突出。川西海相氣田于2011年開始進(jìn)行試采，由于試采工程的特殊性決定了裝置及站場建設(shè)有諸多不完善之處，再加上脫硫裝置產(chǎn)噪設(shè)備多，噪聲源強(qiáng)大，噪聲達(dá)標(biāo)排放的壓力較大。因此，對橇裝脫硫裝置的噪聲進(jìn)行分析，總結(jié)噪聲控制措施，對解決今后川西海相氣田開發(fā)可能存在的噪聲問題具有重要意義。

1 概 述

為配合川西海相氣田的開發(fā)，在YS-1井站建造了一套滿足單井試采要求的橇裝脫硫裝置，裝置采用雙塔絡(luò)合鐵脫硫工藝，包括井口天然氣加熱、節(jié)流降壓、天然氣處理、硫磺回收、硫磺成型及相關(guān)的配套工程，設(shè)計(jì)天然氣處理量20×104m3/d，潛硫量14.9t/d。站內(nèi)聲源眾多，源強(qiáng)較大，且由于裝置布置緊湊，聲源靠近廠界，面臨著較大的廠界噪聲達(dá)標(biāo)排放的壓力。項(xiàng)目主要通過選用高效、低噪設(shè)備，采用減震、隔音等措施，實(shí)現(xiàn)了廠界噪聲滿足《工業(yè)企業(yè)場界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB12348-2008)中的2類標(biāo)準(zhǔn)，試采期未對周邊噪聲敏感點(diǎn)造成影響。

2 主要噪聲來源

YS-1井站設(shè)置有天然氣處理區(qū)、硫磺回收區(qū)、硫磺成型區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)、公用工程區(qū)、放空(火炬)區(qū)，正常運(yùn)行期間的主要噪聲來源于天然氣處理區(qū)和硫磺回收區(qū)，A聲級監(jiān)測值見表1。

表1 主要聲源噪聲監(jiān)測值Tab.1 Noise value of main noise sources

天然氣處理區(qū)內(nèi)主要設(shè)備有加熱爐、吸收塔、分離器、加藥裝置等，經(jīng)過現(xiàn)場檢測和分析，加熱爐橇和吸收塔是該區(qū)域最大的兩處噪聲源。井口節(jié)流后的天然氣進(jìn)入加熱爐進(jìn)行加熱，然后通過加熱爐橇上的籠套式節(jié)流閥節(jié)流，降壓幅度超過20MPa，高壓氣體流經(jīng)閥門籠套后流態(tài)復(fù)雜，氣體在閥內(nèi)出現(xiàn)激烈的混攪、沖擊、湍流和振動(dòng)[1]，形成強(qiáng)烈的湍流噪聲和激波噪聲[2-3]，監(jiān)測到的聲級在85dB(A)左右。含硫天然氣進(jìn)入吸收塔，與脫硫貧液逆流接觸反應(yīng)脫除硫化氫，天然氣與脫硫液的氣液兩相流引起的壓力和速度脈動(dòng)在塔內(nèi)形成噪聲源，監(jiān)測到的聲級在82dB(A)左右[4-5]。

硫磺回收區(qū)內(nèi)主要設(shè)備有氧化塔、貧液循環(huán)泵、貧液噴射泵、硫漿泵、羅茨風(fēng)機(jī)等，其中，貧液循環(huán)泵、羅茨風(fēng)機(jī)功率高流量大，噪聲最大。貧液循環(huán)泵的噪聲分為機(jī)械結(jié)構(gòu)振動(dòng)的輻射噪聲和流體動(dòng)力學(xué)噪聲[6]，監(jiān)測到的聲級在92dB(A)左右。羅茨風(fēng)機(jī)的噪聲分為空氣動(dòng)力性噪聲(包括旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲)、風(fēng)機(jī)殼體以及電機(jī)軸承輻射的機(jī)械噪聲、電機(jī)的電磁噪聲[7]，監(jiān)測到的聲級在91dB(A)左右。

另外，甲醇加注泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，監(jiān)測到會(huì)產(chǎn)生69dB(A)噪聲，甲醇加注泵是隔膜計(jì)量泵，產(chǎn)生的噪聲來源于機(jī)械結(jié)構(gòu)振動(dòng)，管路系統(tǒng)的機(jī)械共振，以及甲醇在管路中的流體噪聲。由于甲醇加注橇設(shè)置在輔助生產(chǎn)區(qū)邊緣，且沒有圍墻阻隔，加注泵運(yùn)轉(zhuǎn)將造成廠界噪聲超標(biāo)。

3 噪聲控制措施

3.1 聲源降噪措施

脫硫裝置產(chǎn)噪設(shè)備多，必須做好控制聲源的基礎(chǔ)工作。設(shè)計(jì)及設(shè)備選型階段盡量選用噪聲較低的機(jī)械設(shè)備，例如羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)氣和排氣段均設(shè)計(jì)有消聲器；將羅茨風(fēng)機(jī)、貧液循環(huán)泵等動(dòng)設(shè)備安裝在穩(wěn)定基座上，機(jī)組與基座間使用減振器聯(lián)接，盡量降低機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲。

在調(diào)試階段曾發(fā)現(xiàn)某臺貧液循環(huán)泵振動(dòng)及噪聲異常增大，采取緊固聯(lián)結(jié)螺栓，再次對泵和電機(jī)聯(lián)軸器進(jìn)行找正、對中等措施后，均無法解決，拆泵檢查發(fā)現(xiàn)葉輪受沖蝕和腐蝕發(fā)生變形，更換葉輪后振動(dòng)及噪聲恢復(fù)正常。

在試運(yùn)行階段，采取的聲源降噪措施主要是在部分設(shè)施上包裹吸音棉，包括：籠套式節(jié)流閥及前后管線，羅茨風(fēng)機(jī)出口管線。

3.2 傳播途徑降噪措施

根據(jù)《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB12348-2008)及環(huán)評，YS-1井站劃定為2類聲環(huán)境功能區(qū)域，廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)為晝間不超過60dB(A)，夜間不超過50dB(A)。在井站初始設(shè)計(jì)中，裝置區(qū)四周修筑了高約2.4m的磚砌圍墻，但由于噪聲源強(qiáng)大，主要聲源均靠近廠界邊緣，阻隔效果并不理想。脫硫裝置投入試運(yùn)行后，對廠界噪聲進(jìn)行了監(jiān)測，廠界北面、和西面噪聲晝間超標(biāo)，北面、西面、南面夜間噪聲全部超標(biāo)。為達(dá)到噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)，在YS-1井站加裝了降噪設(shè)施：(1)羅茨風(fēng)機(jī)外搭建降噪房；(2)吸收塔區(qū)域西側(cè)設(shè)置聲屏障，貧液循環(huán)泵北側(cè)設(shè)置聲屏障，羅茨風(fēng)機(jī)南側(cè)及東西兩側(cè)設(shè)置聲屏障；(3)甲醇加注橇外搭建降噪房；(4)沿原有圍墻內(nèi)側(cè)設(shè)置聲屏障，并將裝置區(qū)大門及側(cè)門改建為隔音門(如圖1所示)。

圖1 降噪設(shè)施布置示意圖Fig.1 Noise reduction facility layout

聲屏障由混凝土基礎(chǔ)、H型鋼支撐架、抗風(fēng)支架、金屬屏體組成(如圖2所示)，其中金屬屏體采用厚度1.0mm的熱鍍鋅板進(jìn)行包裹，內(nèi)部填充隔音棉。

圖2 聲屏障結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Sound barrier construction

4 噪聲治理效果

限于試采工程的投資控制和設(shè)計(jì)水平等原因，聲源降噪措施效果有限，源強(qiáng)仍然偏高。為阻隔傳播途徑采取的治理措施效果明顯：YS-1井站廠界噪聲平均下降5.4dB(A)，最高下降9.9dB(A)，實(shí)現(xiàn)了達(dá)標(biāo)排放，治理前后廠界噪聲見表2。

表2 治理前后廠界噪聲Tab.2 Boundary noise before and after control (dB(A))

5 結(jié)論及建議

5.1 結(jié)論

通過理論分析和噪聲監(jiān)測，識別出天然氣單井脫硫站場主要聲源有：節(jié)流閥、吸收塔等存在流體劇烈運(yùn)動(dòng)的靜設(shè)備，以及貧液循環(huán)泵、羅茨風(fēng)機(jī)、甲醇加注泵等大功率動(dòng)設(shè)備。

從聲源和傳播途徑兩方面提出了噪聲控制措施，取得了明顯的效果，實(shí)現(xiàn)了噪聲達(dá)標(biāo)排放，為類似裝置的噪聲治理提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

5.2 建議

YS-1井站主要聲源均靠近廠界邊緣，單個(gè)橇裝在設(shè)計(jì)和安裝上的噪聲控制措施難以解決噪聲過高的問題，后期實(shí)施的噪聲治理措施存在成本高、施工風(fēng)險(xiǎn)高、耽誤井站生產(chǎn)運(yùn)行等弊端。未來在規(guī)劃單井脫硫站場布局過程中，考慮防火間距和硫化氫分級管控的同時(shí)，應(yīng)盡可能將主要產(chǎn)噪裝置布置在站場中間，遠(yuǎn)離廠界外環(huán)境敏感點(diǎn)，并利用一些低噪聲的裝置及廠界圍墻進(jìn)行阻隔，從根本上降低噪聲控制難度。